CN103595053B - 电网安稳策略按容量接近原则优化切机方法 - Google Patents

Abstract

电网安稳策略按容量接近原则优化切机方法，本发明包括以下步骤：（1）安稳系统实时采集可切机组出力和故障线路功率，由安稳策略确定切机量Pc；（2）求解优化切机模型，确定优化切机方案；（3）安稳系统对所有X_i=1对应的机组发出切机命令，由对应的断路器完成切机；（4）采用优化理论建立优化切机模型。本发明优化切机方法，应用于各省电网的安稳系统。安稳系统的控制策略需要确定切机方案，为本发明的内容所在。本发明内容的实现过程为：在安稳装置生产厂家，将模型1和2的隐枚举求解方法，开发成汇编语言，作为安稳策略的切机方案。

Description

电网安稳策略按容量接近原则优化切机方法

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定与控制技术领域，是电网安全稳定运行第二道防线的核心内容。

背景技术

对于大容量输电的送端系统，当电网发生严重故障时，系统可能出现功角稳定、热稳定、频率稳定问题，安稳系统需要自动切除一定机组才能保持系统的安全稳定性。

在切机量、可切机组确定的条件下，稳控系统快速确定切机方案，是保证电网安全稳定的前提。切机方案的原则有：固定顺序、容量大到小、交替切机、容量接近原则。前三个切机方案的确定比较简单，安稳系统运行的软件开发比较容易，但是按容量接近原则目前是采用穷举法来确定切机方案，计算时间T与2ⁿ成正比(n为可切机组总台数)，但随着n的增加，穷举法确定切机方案的计算时间很长，无法满足安稳系统在0.833毫秒内运行1次安稳策略的要求，为了节省切机方案的计算时间，常采用多个轮级的切机措施(最多7个轮级，每个轮级最多8台可切机组)，在每一个轮级按穷举法计算切机方案。如果切机量较大，第一轮级机组全切还不足时，再按穷举法计算下一轮级。因此采用穷举法确定切机方案有三方面缺陷：(1)机组出力时刻变化，多轮级的制定很难实现合理性；(2)切机方案的计算时间长，不利于电网安全稳定；(3)切机方案不是最优，实际切机量与计算切机量差别较大，可能造成电网仍然不能保持稳定。例如：大机小网的昭通电网与云南主网联系薄弱，非优化的切机方案可能不能保证电网稳定。

发明内容

本发明的目的正是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供电网安稳策略切机方案的优化计算方法，在保证电网安全稳定前提下，实现安稳策略计算时间最短和切机方案最优。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。

采用优化切机方案模型和实现方法，安稳装置不仅节省大量计算时间，而且减少切机轮级数，实现优化切机，保证电网的安全稳定性。

电网安稳策略按容量接近原则优化切机方法，本发明特征包括以下步骤：

(1)安稳系统实时采集各台可切机组出力和故障线路功率，由安稳策略确定切机量Pc。

(2)建立通用的优化切机方案模型；

对于功角稳定或热稳定问题，采用过切方式的优化切机方案模型：

$\min F\left(X\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i\≥P_C\end{array}$

X_i＝0或1

对于频率稳定问题，采用欠切方式的优化切机方案模型：

$\max F\left(X\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i\≥P_C\end{array}$

X_i＝0或1

其中，C_i为安稳系统实时采集各台可切机组的出力，Pc为安稳策略确定的切机量，n为可切机组总台数，变量X_i＝0表示不切第i台机，X_i＝1表示切第i台机，max或min表示求极大值或最小值，s.t.表示“受约束于”，F是目标函数。

(3)优化切机方案模型的求解，确定优化切机方案。用变量X_i表示第i台可切机组，优化切机方案模型求解后，X_i只能为0或1。如果X_i＝0则第i台机组不切；如果X_i＝1则第i台机组需要切机，所有X_i＝1对应的机组构成优化切机方案。其中i＝1,2,…,n，n为可切机组总台数。

(4)安稳系统对所有X_i＝1对应的机组发出切机命令，由对应的断路器完成切机。

本发明优化切机方法的应用是：

在安稳装置的生产厂家，将优化切机方案模型的隐枚举求解方法开发成汇编语言，运行在电网安稳系统中。稳控系统实时采集各台可切机组出力和故障线路功率后，稳控系统自动计算出切机量，再应用本发明的优化切机方案模型和隐枚举求解方法，稳控系统快速得到优化切机方案，发出切机命令完成切机。

本发明具有普遍适用性，已经在云南电网安稳系统得到工程应用。

本发明的有益效果是，建立的优化切机方案模型和实现方法，节省计算时间，减少切机轮级数，实现优化切机，保证电网的安全稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的电网安稳策略按容量接近原则优化切机流程图。

图2为本发明提供的云南昭通永丰区域安稳系统配置图。

具体实施方式

下面根据说明书、附图，并结合具体实施实例对本发明的技术方案进一步详细表述。

电网安稳策略按容量接近原则优化切机方法，本发明特征是，包括以下步骤：

(1)安稳系统实时采集各台可切机组出力和故障线路功率，由安稳策略确定切机量Pc。

(2)建立通用的优化切机方案模型；

对于功角稳定或热稳定问题，采用过切方式的优化切机方案模型：

$\min F\left(X\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i\≥P_C\end{array}$

X_i＝0或1

对于频率稳定问题，采用欠切方式的优化切机方案模型：

$\max F\left(X\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i\≥P_C\end{array}$

X_i＝0或1

其中，C_i为安稳系统实时采集各台可切机组的出力，Pc为安稳策略确定的切机量，n为可切机组总台数，变量X_i＝0表示不切第i台机，X_i＝1表示切第i台机，max或min表示求极大值或最小值，s.t.表示“受约束于”，F是目标函数。

(3)优化切机方案模型的求解，确定优化切机方案。用变量X_i表示第i台可切机组，优化切机方案模型求解后，X_i只能为0或1。如果X_i＝0则第i台机组不切；如果X_i＝1则第i台机组需要切机，所有X_i＝1对应的机组构成优化切机方案。其中i＝1,2,…,n，n为可切机组总台数。

(4)安稳系统对所有X_i＝1对应的机组发出切机命令，由对应的断路器完成切机。

本发明优化切机方法，应用于各省电网的安稳系统。安稳系统的控制策略需要确定切机方案，为本发明的内容所在。本发明内容的实现过程为：稳控系统实时采集各台可切机组出力和故障线路功率后，自动计算出切机量；再运行本发明的优化切机方案模型和隐枚举求解方法在安稳装置生产厂家开发成的汇编语言，快速得到优化切机方案，发出切机命令完成切机，确保了严重故障的电网安全稳定运行。

本发明实施例包括如下步骤：

步骤1，根据电网运行方式，建立潮流和稳定文件数据，并设定短路故障。

步骤2，计算潮流、稳定文件，确定保证该故障下电网安全稳定的切机量；

步骤3，根据电网不同运行方式重复步骤1、2，制定出安稳策略。例如500kV永丰变的安稳策略(只列写出部分)：

步骤4，控制策略的切机方案确定。是本发明所在之处。

步骤5，将控制表开发成汇编语言，安装在永丰变的安稳装置之中，投入运行。

实施例

实施例1：4台机组开机容量为25、3、70、10MW顺序，切机量为26MW，过切，切机方案的计算时间为：

方法	穷举法	隐枚举法
			计算时间(毫秒)	0.164	0.127

实施例2：8台机组开机容量为3、10、25、70、130、240、90、76MW顺序，切机量为185MW，过切，切机方案的计算时间为：

方法	穷举法	隐枚举法
			计算时间(毫秒)	0.521	0.386

实施例3：12台机组开机容量为31、4、125、60、115、223、167、45、121、300、450、230MW顺序，切机量为655MW，欠切，切机方案的计算时间为：

方法	穷举法	隐枚举法
			计算时间(毫秒)	0.937	0.549

图1中：(1)“应用BPA软件计算电网N-2故障的功角稳定或热稳定的切机量”。根据运行方式安排，应用电力系统分析软件BPA计算分析断面故障N-1的输送极限；在此潮流基础上，计算该断面故障N-2电网功角稳定或热稳定的切机量。

(2)“制定安稳策略”。用表格形式写出：运行方式、故障类型、切机量、防误判据、切机原则、可切机组等信息。

(3)“容量最接近的切机原则”。对比较薄弱的电网，安稳策略一般采用“容量最接近的切机原则”切机，以前采用穷举法计算切机方案，本发明采用优化模型切机。

(4)“安稳策略开发成汇编语言”。安稳装置厂家的技术人员，将安稳策略开发成汇编语言。

(5)“安装在安稳装置中，投入运行”。安稳策略开发成汇编语言后，安装在安稳装置中，经过调试，投入运行。

图2中：各厂站(发电厂、变电站)的安稳装置，就地采集信息，通过光纤实现信息的传送和接收。

安稳系统(安全稳定控制系统，又称稳控系统)：由两个及以上厂站的安稳装置通过通信设备联络构成的系统，实现区域或更大范围电力系统的稳定控制。一般可分为控制主站、子站、执行站、监测站。

安稳策略(安全稳定控制系统的控制策略)：是在保证云南电网安全稳定前提下切机、切负荷等执行方案，是电力系统安全稳定运行第二道防线的控制措施。安稳策略安装在安稳装置中，是安稳系统的核心部分。

切机方案：在切机量、可切机组、切机原则确定的情况下，切除哪些机组的分析方案，是安稳策略的一部分内容。

Claims (2)

1.电网安稳策略按容量接近原则优化切机方法，其特征包括以下步骤：

(1)安稳系统实时采集各台可切机组出力和故障线路功率，由安稳策略确定切机量Pc；

(2)建立通用的优化切机方案模型，

对于功角稳定或热稳定问题，采用过切方式的优化切机方案模型：

$\min F\left(X\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i\≥P_C\end{array}$

X_i＝0或1

对于频率稳定问题，采用欠切方式的优化切机方案模型：

$\max F\left(X\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{C}_i{X}_i\≤P_C\end{array}$

X_i＝0或1

其中，C_i为安稳系统实时采集各台可切机组的出力，Pc为安稳策略确定的切机量，n为可切机组总台数，变量X_i＝0表示不切第i台机，X_i＝1表示切第i台机，max或min表示求极大值或最小值，s.t.表示“受约束于”，F是目标函数；

(3)优化切机方案模型的隐枚举法求解，确定优化切机方案；用变量X_i表示第i台可切机组，优化切机方案模型求解后，X_i只能为0或1；如果X_i＝0则第i台机组不切；如果X_i＝1则第i台机组需要切机，所有X_i＝1对应的机组构成优化切机方案，其中i＝1,2,…,n，n为可切机组总台数；

(4)安稳系统对所有X_i＝1对应的机组发出切机命令，由对应的断路器完成切机。

2.如权利要求1所述电网安稳策略按容量接近原则优化切机方法，其特征在于：将优化切机方案模型的隐枚举求解方法开发成汇编语言，安装于安稳装置，快速实现优化切机方案。